Question

12．如图甲所示的电路中，电源电压不变，L 是标有“6V，3W”的电灯，当闭合S₁、S₃、断开S₂时，灯L正常发光，电流表的示数如图乙所示．

求：
（1）电源电压是多大？
（2）定值电阻R的阻值是多大？
（3）定值电阻R上5min产生的热量为多少J？
（4）如果开关S₂闭合、S₁、S₃断开，则灯L的实际功率是多大？

Answer 1

分析 （1）当闭合S₁、S₃、断开S₂时，灯泡L与电阻R并联，电流表测干路电流，根据并联电路的电压特点和灯泡正常发光时的电压等于额定电压得出电源的电压；
（2）根据P=UI求出通过灯泡的电流，根据电流表的量程和分度值读出干路电流，利用并联电路的电流特点求出通过R的电流，再根据欧姆定律求出R的阻值；
（3）根据Q=W=UIt求出定值电阻R上5min产生的热量；
（4）根据欧姆定律求出灯泡的电阻，开关S₂闭合、S₁、S₃断开，灯泡L与电阻串联，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，利用P=I²R求出灯L的实际功率．

解答 解：（1）当闭合S₁、S₃、断开S₂时，灯泡L与电阻R并联，电流表测干路电流，
因并联电路中各支路两端的电压相等，且灯泡正常发光，
所以，电源的电压U=U_L=6V；
（2）由P=UI可得，灯泡的电流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
电流表的量程为0～3A，分度值为0.1A，干路电流I=1.1A，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，通过R的电流：
I_R=I-I_L=1.1A-0.5A=0.6A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，定值电阻R的阻值：
R=$\frac{U}{{I}_{R}}$=$\frac{6V}{0.6A}$=10Ω；
（3）定值电阻R上5min产生的热量：
Q_R=W_R=UI_Rt=6V×0.6A×5×60s=1080J；
（4）灯泡的电阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
开关S₂闭合、S₁、S₃断开，灯泡L与电阻串联，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中的电流：
I′=$\frac{U}{R+{R}_{L}}$=$\frac{6V}{10Ω+12Ω}$=$\frac{3}{11}$A，
灯L的实际功率：
P_L′=（I′）²R_L=（$\frac{3}{11}$A）²×12Ω=0.89W．
答：（1）电源电压是6V；
（2）定值电阻R的阻值是10Ω；
（3）定值电阻R上5min产生的热量为1080J；
（4）如果开关S₂闭合、S₁、S₃断开，则灯L的实际功率是0.89W．

点评 本题考查了串联电路和并联电路的特点以及欧姆定律、电功率公式的应用，要注意灯泡正常发光时的电压和额定电压相等．